粉塵存在
粉塵幾乎到處可見。土壤和巖石風(fēng)化后分裂成許多細(xì)小的
顆粒,它們伴隨著花粉,孢子以及其他有機顆粒在空中隨風(fēng)飄蕩。除此之外,許多粉塵乃是工業(yè)和交通運輸發(fā)展的副產(chǎn)品;
煙囪和內(nèi)燃機排放的
廢氣中也含有大量的粉塵,面粉,采石場等的作業(yè)引起的,火山爆發(fā)的火山灰。
粉塵分類
粉塵可以根據(jù)許多特征進(jìn)行分類,在
大氣污染控制中,根據(jù)大氣中粉塵微粒的大小可分為:
1、
飄塵,系指大氣中粒徑小于10μm的固體微粒,它能較長期地在大氣中漂浮,有時也稱為浮游粉塵。也被稱為可吸入顆粒物,英文縮寫為PM10。
2、
降塵,系指大氣中粒徑大于10μm的固體微粒,在
重力作用下,它可在較短的時間內(nèi)沉降到地面。
3、
總懸浮微粒,系指大氣中粒徑小于100μm的所有固體微粒。也被稱為總懸浮顆粒物,英文縮寫為TSP。
專業(yè)術(shù)語
1、
粉體:固體物質(zhì)的細(xì)小顆粒,稱為
粒子,而固體粒子的堆集狀態(tài),稱為粉體。
2、粉塵:因機械過程(破碎、篩分、運輸?shù)龋┒a(chǎn)生的微細(xì)粒子,能在氣體中分散(懸浮)一定時間的固體粒子,稱為粉塵。粉塵的粒徑范圍很廣,由細(xì)至1/10μm到數(shù)百微米。
3、
煙塵:因物理化學(xué)過程而產(chǎn)生的微細(xì)固體粒子,稱為煙塵。例如冶煉、燃燒、金屬焊接等過程中,由于升華及
冷凝而形成、煙塵的特點是
粒度大都比較細(xì),在1μm以下。
4、
煙霧:燃燒草料、木柴、油、煤等生成的黑煙,稱為煙霧。煙霧粒徑很細(xì),甚至在0.5μm以下。
5、
粉末:工藝生產(chǎn)中的粉料,稱為粉末。
粉塵作用
地面水通過蒸發(fā)進(jìn)入大氣,又經(jīng)
降水返回地面,從而完成了水的循環(huán)。如果空中沒有粉塵,水份再大也無法凝結(jié)成水滴。因為水分子很小,由它聚合起來的水滴也很小,再
粉塵特性
加上飽合
水汽壓力很大,所以不易形成降水。空氣中有了粉塵之后,它能吸附水汽變成
溶液并形成水滴,其飽和水汽壓力大大減小,使水汽易于其周圍凝結(jié),變成云,霧,雪等。在這一變化過程中,粉塵起了
凝結(jié)核的作用。 天空中呈現(xiàn)的蔚藍(lán)色盡收眼底也是大氣中粉塵作用的結(jié)果。陽光是由紅,橙,黃,綠,青,藍(lán),紫七色組成的。當(dāng)陽光進(jìn)入大氣層后,遇到空中懸浮的粉塵和水汽就發(fā)生散射,波長越短的光越容易被散射,
空氣密度越大散射光越強。而空氣密度是隨
海拔高度的增加而減小的,因此在8000 m以下的低空,波長較短的藍(lán)色光大量被散射,人類就可以從地面上看到“秋水共藍(lán)天一色”的壯麗景觀。隨著海拔高度的增加,大氣對陽光的散射能力越來越弱,8000 m以上天空變?yōu)榍嗌?3000 m以上是暗紫色的。在20000 m以上,由于散射作用消失,天空就變成一片暗黑色。 日出和日落也是粉塵之功。當(dāng)太陽出升在地平線的時候,光線穿過充滿灰塵的大氣,太陽比中午直射時的大得多。這時,粉塵和水汽把陽光中的藍(lán)光和綠光散射了,而波長較長的紅光則直接穿過大氣,于是旭日東升或夕陽西下的絢麗便歷歷在目。在特定的條件下,粉塵還會創(chuàng)造出奇特的景觀。1883年,印尼
克拉克脫火山爆發(fā),把大量火山灰拋入天空,那時該地區(qū)人們看到的太陽總是火紅色的,這種景觀持續(xù)了兩年之久。1816年,印尼
爪哇火山噴射出的煙塵反射和吸收了大量陽光,結(jié)果導(dǎo)致那一年該地區(qū)氣溫的降低,出現(xiàn)了罕見的沒有夏天的奇跡,即所謂的陽傘效應(yīng)。總之,沒有粉塵云,霧,雨,雪將不復(fù)出現(xiàn),火紅的太陽和絢麗的彩虹也要消失,
自然景觀大為遜色。
粉塵危害
粉塵有功也有過,其過之一是污染大氣,危害人類的健康。飄逸在大氣中的粉塵往往含有許多有毒成分,如鉻,錳,鎘,鉛,汞,砷等。當(dāng)人體吸入粉塵后,小于5μm的微粒,極易深入肺部,引起中毒性肺炎或
矽肺,有時還會引起肺癌。沉積在肺部的
污染物一旦被溶解,就會直接侵入血液,引起血液中毒,未被溶解的污染物,也可能被細(xì)胞所吸收,導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞。此外,粉塵還會沾污
建筑物,使有價值的
古代建筑遭受腐蝕。降落在植物葉面的粉塵會阻礙光合作用,抑制其生長。 粉塵其過之二是爆炸危害。相傳,早在風(fēng)車水磨時代,就曾發(fā)生過一系列磨坊糧食
粉塵爆炸事故。到了20世紀(jì),隨著工業(yè)的發(fā)展,粉塵
爆炸事故更是屢見不鮮,爆炸粉塵的種類也越來越多。據(jù)統(tǒng)計,1913~1973年間
美國僅工農(nóng)業(yè)方面就發(fā)生過72次比較嚴(yán)重的粉塵爆炸事故。1919年俄亥俄州一家淀粉廠發(fā)生粉塵爆炸,廠房幾乎全部被毀,有43人喪生。
日本1952~1975年共發(fā)生重大粉塵爆炸事故177次,累計死亡75人,受傷410人。 1977年美國
路易斯安那州一座現(xiàn)代化糧庫發(fā)生爆炸,造成一半以上糧食簡倉被毀,連辦公大樓也未幸免,36人死亡,
直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3000萬美元。
英國和加拿大在化工和造紙等行業(yè)中也發(fā)生過多起粉塵爆炸事故,僅英國就243次,死傷204人。 1987年3月15日,哈爾濱亞麻紡織廠發(fā)生的爆炸事故,死亡56人,傷179人,廠房設(shè)備嚴(yán)遭破壞。
粉塵能量
粉塵和其他物質(zhì)一樣具有一定能量。由于粉塵的粒徑小,表面積大,從而其表面能也增大。一塊1 g重的煤其表面積只有5~6c㎡,而1 g的
煤粉飄塵,其表面積可達(dá)2㎡。粉塵與空氣混合,能形成可燃的混合氣體,若遇明火或高溫物體,極易著火,傾刻間完成燃燒過程,釋放
粉塵濾芯
大量熱能,使燃燒氣體驟然升高,體積猛烈膨脹,形成很高的膨脹壓力。燃燒后的粉塵,氧化反應(yīng)十分迅速,它產(chǎn)生的熱量能很快傳遞給相鄰粉塵,從而引起一系列連鎖反應(yīng)。粉塵發(fā)生爆炸必須具備一定的條件,歸納如下: (1)粒徑大小——這是影響其
反應(yīng)速度和靈敏度的重要因素。顆粒越小越易燃燒,爆炸也越強烈。粒徑在200 μm以下,且分散度較大時,易于在空中飄浮,吸熱快,容易著火。粒徑超過500μm,其中并含有一定數(shù)量的大顆粒則不易起爆。 (2)化學(xué)成分——
有機物粉塵中若含有COOH,OH,NH2,NO,C=N,C=N和N=N的基團(tuán)時,發(fā)生爆炸的危險性較大;含鹵素和鉀,鈉的粉塵,爆炸趨勢減弱。 (3)爆炸濃度——在一個給定
容積中,能夠傳播火焰的懸浮粉塵的最小重量稱為爆炸濃度。通常,達(dá)到粉塵爆炸濃度的粉塵才會發(fā)生爆炸。面粉的爆炸濃度約為15~20 g/m³,散糧爆炸濃度大約是30~40g/m³。 (4)空氣濕度——當(dāng)空氣濕度較大時,親水性粉塵會吸附水份,從而使粉塵難以彌散和著火,傳播火焰的速度也會減小。濕度大的粉塵即使著火,其熱量首先消耗在蒸發(fā)粉塵中的水份,然后才用于燃燒過程。粉塵濕度超過30%便不易起爆。 (5)有足夠的點火溫度——粉塵爆炸大都起源于外部明火,如機械撞擊,電焊和切割,靜電火花或電火花,摩擦火花,火柴和高溫體傳熱等。這類火源最低點火溫度為300~500 ℃。 (6)足夠的
氧氣——粉塵懸浮環(huán)境中需含有足夠維持燃燒的氧氣。 (7)粉塵紊動程度——懸浮在空氣中的粉塵,紊動強度越大,越易吸收空氣中的氧氣而加快其
反應(yīng)速率,從而容易爆炸。
粉塵危害避免
粉塵雖然會發(fā)生爆炸,但若采取可靠的措施還是可以避免的,防范的措施應(yīng)著眼于發(fā)爆的條件:控制
粉塵濃度;杜絕起燃點;減低空氣中氧的濃度;采取有效降塵措施;建立預(yù)報系統(tǒng);設(shè)置
爆炸壓力泄放口等。此外,在管理上建立必要的規(guī)章制度,落實管理措施也是非常必要的。
粉塵性質(zhì)
1、粉塵的粒度 粉塵的粒度是指粉塵的大小,又稱粒徑。因粉塵的開關(guān)不規(guī)則,一般用塵粒的平均直徑或其投影定向長度來表示粒度。 2、粉塵的分散度 分散度是指物質(zhì)破碎的程度,通常所說的粉塵分散度是指某粒級的粉塵量與粉塵總量的百分比。 3、粉塵中
游離二氧化硅的含量 二氧化硅是地殼內(nèi)最常見的氧化物,它以2種狀態(tài)存在,一種是結(jié)合狀態(tài)的二氧化硅。另一種是游離狀態(tài)的。
生產(chǎn)性粉塵
按其性質(zhì)一般分為以下幾類: 1、無機粉塵:礦物性粉塵,如石英、
石棉、滑石、煤等;金屬性粉塵,如鐵、錫、鋁、錳、鉛、鋅等;人工無機粉塵,如金剛砂、
水泥、玻璃纖維等。 2、有機粉塵:動物性粉塵,如毛、絲、骨質(zhì)等;植物性粉塵,如棉、麻、草、甘蔗、谷物、木、茶等;人工有機粉塵,如有機農(nóng)藥、有機染料、合成樹脂、合成橡膠。合成纖維等。 3、混合性粉塵是上述各類粉塵,以二種以上物質(zhì)混合形成的粉塵,在生產(chǎn)中這種粉塵最多見。